JP4586987B2 - X-ray CT system - Google Patents

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JP4586987B2 JP2005338508A JP2005338508A JP4586987B2 JP 4586987 B2 JP4586987 B2 JP 4586987B2 JP 2005338508 A JP2005338508 A JP 2005338508A JP 2005338508 A JP2005338508 A JP 2005338508A JP 4586987 B2 JP4586987 B2 JP 4586987B2
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  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Description

本発明は産業用のX線CT装置に関する。   The present invention relates to an industrial X-ray CT apparatus.

例えばアルミ鋳物などの内部に巣があるか否か等を検査するには、X線画像が多用されている。単純な透視撮影はスループットが大きいという利点がある反面、巣の位置や形状を正確に定量的に把握することは困難であり、一般には透視画像を観察して良/不良を判断するオペレータの熟練度に依存するところが大きい。   For example, X-ray images are frequently used to inspect whether there is a nest inside an aluminum casting or the like. While simple fluoroscopy has the advantage of high throughput, it is difficult to accurately and quantitatively grasp the position and shape of the nest, and generally the skill of an operator who determines whether the nest is good or bad by observing a fluoroscopic image It depends heavily on the degree.

これに対し、X線CT装置では断層像を観察できるので、巣の位置や大きさも正確に求められるという利点がある。しかながら、CT撮影は一般に撮影に相当の時間を要し、スループットが低いという問題がある。また、被検体の全体像を一回のCT撮影でカバーしようとすると、測定領域(スキャン領域)が十分に大きければ、被検体の配置については視野に入りさえすればよいので特に注意をする必要はないが、測定領域が大きいが故に測定時間が長くなるばかりでなく、受光面積の大きなX線検出器を必要とするためにコストアップに繋がる。また、なにより空間分解能が低くなるため、微小な巣や欠陥を検出できないという問題がある。   In contrast, an X-ray CT apparatus can observe a tomographic image, and thus has an advantage that the position and size of the nest can be accurately obtained. However, CT imaging generally requires a considerable amount of time for imaging and has a problem of low throughput. Also, if you want to cover the whole image of the subject with a single CT scan, if the measurement area (scanning area) is sufficiently large, it is only necessary to pay attention to the arrangement of the subject as long as it is in the field of view. However, since the measurement area is large, not only the measurement time is lengthened, but also an X-ray detector having a large light receiving area is required, leading to an increase in cost. In addition, since the spatial resolution is reduced above all, there is a problem that minute nests and defects cannot be detected.

分解能を上げるためには、被検体を局所的に拡大して撮影することになるが、この場合、視野が小さくなって全体像は観察することができない。被検体を局所的に拡大してCT撮影を行う場合、被検体上の見たい位置をX線CT装置の測定領域に移動させる必要がある。このような被検体の移動には、通常、被検体に回転を与える回転ステージの上にxyテーブル等を搭載する構成が採用されている。被検体を位置決めする際には、被検体の透視画像をみながら、オペレータがxyステージを操作する(例えば特許文献1参照)。   In order to increase the resolution, the subject is locally enlarged and imaged, but in this case, the field of view becomes small and the entire image cannot be observed. When performing CT imaging by locally enlarging the subject, it is necessary to move the desired position on the subject to the measurement region of the X-ray CT apparatus. For such movement of the subject, a configuration in which an xy table or the like is usually mounted on a rotary stage that rotates the subject is employed. When positioning the subject, the operator operates the xy stage while viewing a fluoroscopic image of the subject (see, for example, Patent Document 1).

被検体を回転ステージおよびxyステージ以外の構造を用いて位置決めおよび回転を与えるものとして、従来、ロボットのハンド部に設けたチャッキング装置を、ロボットの駆動軸により回転させるようにしたものが知られている(例えば特許文献2参照)。すなわち、この公報記載の技術においては、図4に示すように、X線発生装置41とX線検出器42に隣接して、複数の関節を備えたアーム43aの先端に、被検体Wの形状等に応じて適宜に交換されるチャッキング装置43bを備えるとともに、そのチャッキング装置43bをその中心軸の回りに回転させる回転機構43cを備えてなる多軸ロボット43を配置し、この多軸ロボット43のチャッキング装置43bで搬入ステージ44上の被検体Wをチャッキングした後、X線発生装置41とX線検出器42の間のあらかじめ設定されている位置に被検体Wを搬送して位置決めし、回転機構43cにより被検体Wに回転を与え、CT撮影を行う。撮影後の被検体Wは多軸ロボット43でチャッキングしたまま、搬出ステージ45へと搬送して解放する。
特開2005−308633号公報 特開2005−221460号公報
2. Description of the Related Art Conventionally, a chucking device provided on a robot's hand unit is rotated by a robot's drive shaft as a device that positions and rotates a subject using a structure other than a rotary stage and an xy stage. (For example, refer to Patent Document 2). That is, in the technique described in this publication, as shown in FIG. 4, the shape of the subject W is formed at the tip of an arm 43a having a plurality of joints adjacent to the X-ray generator 41 and the X-ray detector 42. A multi-axis robot 43 including a chucking device 43b that is appropriately replaced in accordance with the rotation of the chucking device 43b and a rotation mechanism 43c that rotates the chucking device 43b around its central axis is disposed. After chucking the subject W on the carry-in stage 44 by the chucking device 43b 43, the subject W is transported and positioned at a preset position between the X-ray generator 41 and the X-ray detector 42. Then, the subject W is rotated by the rotation mechanism 43c, and CT imaging is performed. The object W after imaging is transported to the unloading stage 45 and released while being chucked by the multi-axis robot 43.
JP 2005-308633 A JP 2005-221460 A

ところで、アルミ鋳物の検査では、最初のロットにおいては被検体の全領域を漏れなく観察する必要があるが、生産工程が安定してくると、通常、全ての領域を観察する必要はない。同じ被検体でも状況に応じて柔軟に、全体のCT観察、部分的CT観察、透視観察のみなどと使い分けることができれば、生産現場の状況に速やかに対応できて望ましい。   By the way, in the inspection of an aluminum casting, it is necessary to observe all areas of the specimen without omission in the first lot, but when the production process becomes stable, it is usually not necessary to observe all areas. It is desirable that the same subject can be flexibly adapted to the entire CT observation, partial CT observation, fluoroscopic observation alone, etc., according to the situation, so that the situation at the production site can be quickly handled.

回転ステージの上にxyステージを搭載して被検体の位置を変化させる方式では、アルミ鋳物の検査等において局所的な拡大断層像を得るべく、オペレータが被検体の透視画像を見ながらxyステージを操作する作業は容易ではない。   In the method of changing the position of the subject by mounting the xy stage on the rotary stage, the operator moves the xy stage while viewing the fluoroscopic image of the subject in order to obtain a local enlarged tomographic image in inspection of an aluminum casting or the like. The operation to operate is not easy.

また、多軸ロボットを用いる従来の提案技術においては、チャッキング装置は回転機構の直近に設けられており、回転機構とチャッキング装置との位置関係並びに姿勢は一定であるが故に、被検体の同じ位置をスライスする場合には問題はないものの、アルミ鋳物の検査のように、被検体上の任意の位置を任意の切断方向に沿った断層像を得る必要がある場合には、対応が困難である。すなわち、特許文献2の技術では、回転軸とチャッキング装置は実質的に一体化しており、一旦被検体をチャッキングしてしまうと、回転軸上の位置から離れた箇所を中心とするCT撮影ができず、また、回転軸に対してチャッキング装置を傾けることができないため、スライス面の角度を変化させることができない。複数の観察位置ないしはスライス角度で断層像を得るためには、被検体をチャッキングしなおす必要がある。   Further, in the conventional proposed technique using a multi-axis robot, the chucking device is provided in the immediate vicinity of the rotation mechanism, and the positional relationship and posture between the rotation mechanism and the chucking device are constant. Although there is no problem when slicing the same position, it is difficult to handle when it is necessary to obtain a tomographic image along an arbitrary cutting direction at an arbitrary position on the object, such as inspection of an aluminum casting. It is. That is, in the technique of Patent Document 2, the rotating shaft and the chucking device are substantially integrated, and once the subject is chucked, CT imaging centered on a location away from the position on the rotating shaft. In addition, since the chucking device cannot be tilted with respect to the rotation axis, the angle of the slice plane cannot be changed. In order to obtain tomographic images at a plurality of observation positions or slice angles, it is necessary to rechuck the subject.

本発明は、例えばアルミ鋳物の検査等、ある程度拡大して撮影することで品質上問題となる微小な欠陥を観察することができることを前提とし、速やかに観察位置を変化させることができ、この変化のための被検体の移動において、被検体をチャッキングしなおす必要がなく、しかも観察位置と観察モード(透視またはCTか等)の設定を簡単に変更することのできるX線CT装置の提供をその課題としている。   The present invention is capable of quickly changing the observation position on the premise that a minute defect that causes a quality problem can be observed by taking a magnified image to some extent, for example, inspection of an aluminum casting. To provide an X-ray CT apparatus capable of easily changing the setting of an observation position and an observation mode (such as fluoroscopy or CT) without having to re-chuck the subject in moving the subject for That is the issue.

上記の課題を解決するため、本発明のX線CT装置は、互いに対向配置されたX線発生装置とX線検出器の間に、当該X線発生装置の焦点とX線検出器の中心を結ぶ線に対して直交する回転軸を中心として被検体に回転を与える被検体ステージが設けられ、その回転軸を中心とする微小回転角度ごとに取り込んだ被検体のX線投影データを用いて、回転軸に直交する平面に沿った被検体の断層像を再構成するX線CT装置において、上記被検体ステージが、上記回転軸を中心として回転が与えられる回転機構と、その回転機構に支持され、被検体を把持してその位置および姿勢を変化させる多関節ロボットによって構成されていることにより特徴づけられる(請求項1)。   In order to solve the above-described problems, the X-ray CT apparatus of the present invention has a focal point of the X-ray generator and the center of the X-ray detector between the X-ray generator and the X-ray detector arranged to face each other. A subject stage that rotates the subject around a rotation axis that is orthogonal to the connecting line is provided, and using the X-ray projection data of the subject that is captured at every minute rotation angle around the rotation axis, In an X-ray CT apparatus that reconstructs a tomographic image of a subject along a plane orthogonal to a rotation axis, the subject stage is supported by a rotation mechanism that is rotated about the rotation axis, and the rotation mechanism. It is characterized by being constituted by an articulated robot that holds a subject and changes its position and posture (claim 1).

ここで、本発明においては、上記回転機構として、上記多関節ロボットの複数の駆動軸のうち、ベース直近の駆動軸を用いる構成(請求項2)を採用することができる。   Here, in the present invention, it is possible to employ a configuration (claim 2) that uses the drive shaft closest to the base among the plurality of drive shafts of the articulated robot as the rotation mechanism.

また、本発明においては、上記X線発生装置からのX線光軸と上記回転軸が交わる位置を、互いに異なる方向から撮影する少なくとも2台の光学カメラを備え、その各光学カメラによる映像を表示する表示手段を備えた構成(請求項3)を好適に採用することができる。   Further, in the present invention, at least two optical cameras for photographing the position where the X-ray optical axis from the X-ray generation device and the rotation axis intersect from different directions are displayed, and images from the respective optical cameras are displayed. The structure (Claim 3) provided with the display means to perform can be used suitably.

本発明は、被検体をロボットを用いて把持した状態でCT撮影のための回転を与えるのであるが、被検体を把持する多関節ロボットを、回転機構上に支持した構成とすることにより、回転軸に対して被検体を自由に移動および傾動させることを可能とし、課題を解決しようとするものである。   In the present invention, rotation for CT imaging is given in a state where the subject is gripped using a robot. However, the multi-joint robot that grips the subject is supported on a rotation mechanism, so that the rotation can be performed. The object can be freely moved and tilted with respect to the axis to solve the problem.

すなわち、本発明においては、被検体を把持した多関節ロボットごと、回転機構により回転が与えられるため、多関節ロボットの駆動により、被検体を回転機構の回転軸に対して任意の位置・姿勢に移動させることができる。その結果、被検体を把持し直すことなく任意の位置を任意のスライス角度のもとにCT撮影することができる。そして、多関節ロボットにより被写体を把持した状態で位置並びに姿勢を変化させるので、ティーチングにより被写体の複数の位置・姿勢を設定しておくことで、所望の位置・姿勢に素早く被写体を移動させることが可能となる。   That is, in the present invention, each articulated robot that holds the subject is rotated by the rotation mechanism, so that the subject is moved to an arbitrary position and posture with respect to the rotation axis of the rotation mechanism by driving the articulated robot. Can be moved. As a result, CT imaging can be performed at an arbitrary position and an arbitrary slice angle without re-holding the subject. And since the position and posture are changed while the subject is gripped by the articulated robot, it is possible to quickly move the subject to a desired position and posture by setting a plurality of positions and postures of the subject by teaching. It becomes possible.

また、請求項2に係る発明のように、多関節ロボットのベース直近の駆動軸をCT撮影時に被写体を回転させるための回転機構として用いても、上記と同様の作用を奏することができる。   Moreover, even if the drive shaft closest to the base of the articulated robot is used as a rotation mechanism for rotating the subject during CT imaging as in the invention according to claim 2, the same effect as described above can be obtained.

そして、請求項3に係る発明のように、回転機構による回転軸とX線光軸が交わる位置を、少なくとも2台の光学カメラで互いに異なる方向から撮影し、その画像を表示器に表示するように構成すれば、例えばティーチング時において、CT撮影領域(スキャン領域)に対して被検体のどの位置がどのような姿勢となっているのかを直感的に把握することができる。   Then, as in the invention according to claim 3, the position where the rotation axis of the rotation mechanism and the X-ray optical axis intersect is photographed from different directions by at least two optical cameras, and the image is displayed on the display. If it comprises, for example at the time of teaching, it can grasp | ascertain intuitively which position and the attitude | position of the subject are with respect to CT imaging area | region (scan area | region).

本発明によれば、回転機構上に多関節ロボットを支持し、その多関節ロボットにより被検体の回転軸に対する位置並びに姿勢を変化させるので、被検体上の任意の位置を、任意の姿勢のもとにCT撮影することが可能となり、例えばアルミ鋳物の内部に巣があるか否か等の検査などに用いて、被検体を把持し直すことなく観察位置やスライス角度の変更が可能で、その作業が容易となる。   According to the present invention, the articulated robot is supported on the rotation mechanism, and the position and posture of the subject with respect to the rotation axis are changed by the articulated robot, so that any position on the subject can be changed to any posture. For example, it can be used for inspections such as whether or not there is a nest inside an aluminum casting, and the observation position and slice angle can be changed without re-gripping the subject. Work becomes easy.

また、上記のようなアルミ鋳物の検査等において、巣などの生じやすい位置を最初のロット検査等において把握することができれば、ティーチングしておくことにより速やかに被写体を所要の位置・姿勢に移動させることができ、検査作業の容易化を達成することができる。   Also, in the inspection of aluminum castings as described above, if the position where the nests are likely to be generated can be grasped in the first lot inspection, etc., the subject can be quickly moved to the required position / posture by teaching. And the inspection work can be facilitated.

そして、請求項3に係る発明のように、回転軸とX線光軸が交わる位置を、少なくとも2台の光学カメラで互いに異なる方向から撮影して表示器に表示すると、撮影領域(スキャン領域)に対して被写体がどのような位置および姿勢となっているのかを直感的に把握することができ、マニュアルによる検査作業や多関節ロボットのティーチング作業が容易となる。   Then, as in the invention according to claim 3, when the position where the rotation axis and the X-ray optical axis intersect is photographed from different directions with at least two optical cameras and displayed on the display, a photographing region (scan region) Therefore, it is possible to intuitively grasp the position and posture of the subject, and manual inspection work and teaching work of the articulated robot are facilitated.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図1は本発明の実施の形態の構成図で、防護箱1の天井板を透視して表す機械的構成の模式的平面図と、システム構成を表すブロック図とを併記して示す図である。また、図2は本発明の実施の形態の防護箱1内の主要な機械的構成を示す斜視図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention, and is a diagram illustrating a schematic plan view of a mechanical configuration represented by seeing through a ceiling plate of a protection box 1 and a block diagram representing a system configuration. . FIG. 2 is a perspective view showing a main mechanical configuration in the protection box 1 according to the embodiment of the present invention.

防護箱1内に、X線発生装置2とX線検出器3が水平方向に対向配置されており、これらに隣接して垂直多関節ロボット4が配置されている。X線発生装置2はコーンビーム状のX線を水平方向に向けて発生する。X線検出器3は例えば2次元のイメージ管である。   An X-ray generator 2 and an X-ray detector 3 are disposed in the protection box 1 so as to face each other in the horizontal direction, and a vertical articulated robot 4 is disposed adjacent to these. The X-ray generator 2 generates cone-beam X-rays in the horizontal direction. The X-ray detector 3 is, for example, a two-dimensional image tube.

垂直多関節ロボット4は、ベース4a上にアーム部4bを備え、そのアーム部4bの先端部に被検体Wを把持するためのハンド部4cを備えた公知の5軸垂直多関節ロボットであり、アーム部4bをベース4aに対して鉛直の回転軸Rを中心として回転させることができる。その回転軸Rは、X線発生装置2のX線焦点とX線検出器3の受光面の中心を結ぶ線、つまりX線光軸Lに対して垂直に交叉している。そしてこの垂直多関節ロボット4のベース4aは、X線光軸Lと平行に移動する直動機構5の上に載せられている。   The vertical articulated robot 4 is a known 5-axis vertical articulated robot including an arm portion 4b on a base 4a and a hand portion 4c for gripping a subject W at the tip of the arm portion 4b. The arm part 4b can be rotated around a vertical rotation axis R with respect to the base 4a. The rotation axis R intersects the line connecting the X-ray focal point of the X-ray generator 2 and the center of the light receiving surface of the X-ray detector 3, that is, perpendicular to the X-ray optical axis L. The base 4 a of the vertical articulated robot 4 is placed on a linear motion mechanism 5 that moves parallel to the X-ray optical axis L.

防護箱1には扉1aが設けられており、その扉1aの外側にワーク台6が配置されている。垂直多関節ロボット4は、扉1aを介してワーク台6上の被検体Wをハンド4cで把持して防護箱1内に搬入し、後述するようにX線発生装置2とX線検出器3の間に位置決めし、選択されたモードに応じた動作を行う。この各モードのうち、CT撮影モードにおいては、X線を照射しながら被検体Wに回転を与え、所定の回転角度ごとにX線投影データを取り込むのであるが、この回転は、垂直多関節ロボット4のベース4aに対してアーム部4bを回転させる回転軸Rを利用する。   The protection box 1 is provided with a door 1a, and a work table 6 is disposed outside the door 1a. The vertical articulated robot 4 grasps the subject W on the work table 6 with the hand 4c through the door 1a and carries it into the protective box 1 and, as will be described later, the X-ray generator 2 and the X-ray detector 3 as described later. Positioning is performed during this period, and an operation corresponding to the selected mode is performed. Among these modes, in the CT imaging mode, the subject W is rotated while irradiating X-rays, and X-ray projection data is taken in at every predetermined rotation angle. A rotation axis R that rotates the arm portion 4b with respect to the base 4a of the four is utilized.

防護箱1内には、また、鉛直上方および水平方向からそれぞれ回転軸RとX線光軸Lが交わる位置の近傍を撮影するためのCCDカメラ7および8が設けられている(図1においてCCDカメラ7は図示略)。これらのCCDカメラ7および8による映像信号はパーソナルコンピュータ10に取り込まれ、外観像として表示器11に表示される。   In the protection box 1, CCD cameras 7 and 8 are provided for photographing the vicinity of the position where the rotation axis R and the X-ray optical axis L intersect from the vertical direction and the horizontal direction, respectively (in FIG. The camera 7 is not shown). Video signals from the CCD cameras 7 and 8 are taken into the personal computer 10 and displayed on the display 11 as an appearance image.

また、前記したX線検出器2の画素出力についてもパーソナルコンピュータ10に取り込まれ、X線透視像を表示器11に表示するとともに、パーソナルコンピュータ10にインストールされている逆投影による断層像の再構成演算に供される。   Further, the pixel output of the X-ray detector 2 described above is also taken into the personal computer 10 to display an X-ray fluoroscopic image on the display 11 and tomographic image reconstruction by back projection installed in the personal computer 10. Provided for calculation.

図3に表示器11の画面の構成例を示す。この例では、X線透視像または断層像を表示するためのX線画像表示エリアPxと、2台のCCDカメラ7,8による外観像の表示エリアPc1,Pc2が設けられているとともに、X線条件の設定エリアSx、垂直多関節ロボット4のティーチングモード等の設定ボタンBr、CT撮影開始ボタンBs、画像の明るさおよびコントラストの設定ボタンBb,Bc等が設けられている。   FIG. 3 shows a configuration example of the screen of the display 11. In this example, an X-ray image display area Px for displaying an X-ray fluoroscopic image or a tomographic image, and external image display areas Pc1 and Pc2 by two CCD cameras 7 and 8 are provided. A condition setting area Sx, a setting button Br for teaching mode of the vertical articulated robot 4, a CT imaging start button Bs, image brightness and contrast setting buttons Bb, Bc, and the like are provided.

前記したX線発生装置2の管電圧および管電流はX線コントローラ12から供給され、このX線コントローラ12はパーソナルコンピュータ10の制御下に置かれている。垂直多関節ロボット4はロボットコントローラ13によって制御され、このロボットコントローラ13についてもパーソナルコンピュータ10の制御下に置かれている。更に、直動機構5はドライバ14から供給される駆動信号により動作し、このドライバ14についてもパーソナルコンピュータ10の制御下に置かれている。   The tube voltage and tube current of the X-ray generator 2 are supplied from the X-ray controller 12, and the X-ray controller 12 is placed under the control of the personal computer 10. The vertical articulated robot 4 is controlled by a robot controller 13, which is also under the control of the personal computer 10. Further, the linear motion mechanism 5 is operated by a drive signal supplied from the driver 14, and the driver 14 is also under the control of the personal computer 10.

ロボットコントローラ13およびドライバ14には、操作部15を操作することによって動作指令与えることができ、この操作部15の操作によって、ロボット4のティーチングも行えるようになっている。   An operation command can be given to the robot controller 13 and the driver 14 by operating the operation unit 15, and the robot 4 can be taught by operating the operation unit 15.

次に、以上の構成からなる本発明の実施の形態の動作について述べる。操作部15の操作により、マニュアル透視撮影モード、マニュアルCT撮影モード、CT撮影のティーチングモード、および自動CT撮影モードを選択することができる。   Next, the operation of the embodiment of the present invention having the above configuration will be described. By operating the operation unit 15, a manual fluoroscopic imaging mode, a manual CT imaging mode, a CT imaging teaching mode, and an automatic CT imaging mode can be selected.

まず、マニュアル透視撮影モードにおいては、操作部15の操作によりその旨の指令を与えると、扉1aが開かれ、垂直多関節ロボット4がワーク台6上の被検体Wを把持して防護箱1内に搬入してX線発生装置2とX線検出器3の間のあらかじめ設定された位置に位置決めし、扉1aが閉じられる。その状態でX線を照射しつつ、表示器11に表示されるX線透視像を見ながら、オペレータのマニュアル操作により垂直多関節ロボット4を駆動し、被検体Wを上下左右に移動させたり傾けたりし、あるいは前後に移動させて透視拡大率を変化させ、巣などの欠陥がないか否かをオペレータが判断する。このとき、表示器11にX線透視像と併せて、各CCDカメラ7,8による外観像が表示されるため、オペレータはどの位置をどの方向から透視しているのかを直感的に把握することができる。   First, in the manual fluoroscopic imaging mode, when a command to that effect is given by operating the operation unit 15, the door 1 a is opened, and the vertical articulated robot 4 grips the subject W on the work table 6 to protect the protection box 1. Then, the door 1a is closed by positioning it at a preset position between the X-ray generator 2 and the X-ray detector 3. While irradiating X-rays in this state, while viewing the X-ray fluoroscopic image displayed on the display 11, the vertical articulated robot 4 is driven by the operator's manual operation, and the subject W is moved up and down, left and right, or tilted. Or moving it back and forth to change the perspective magnification, and the operator determines whether there is a defect such as a nest. At this time, since the appearance image of each CCD camera 7 and 8 is displayed on the display 11 together with the X-ray fluoroscopic image, the operator intuitively grasps which position is viewed from which direction. Can do.

マニュアルCT撮影モードにおいては、撮影条件(撮影時間など)を設定または確認した後、上記と同様に垂直多関節ロボット4により被検体Wを把持してX線発生装置2とX線検出器3の間に位置決めし、オペレータの操作により垂直多関節ロボット4を駆動し、被検体Wを所要の位置並びに姿勢に位置決め固定した後、CT撮影の開始指令を与える。被検体Wの位置や姿勢を決めるに当たっては、被検体Wの透視像並びに2方向からの外観像を見ながら行うことができ、どの位置の断層像を撮ろうとしているのかを直感的に把握することができる。また、拡大率を変化させたい場合には、直動機構5を駆動して、被検体Wを把持した垂直多関節ロボット4ごとX線光軸L方向に移動させる。   In the manual CT imaging mode, after setting or confirming imaging conditions (imaging time, etc.), the subject W is held by the vertical articulated robot 4 in the same manner as described above, and the X-ray generator 2 and the X-ray detector 3 are set. The vertical articulated robot 4 is driven by an operator's operation to position and fix the subject W at a required position and posture, and then a CT imaging start command is given. The position and orientation of the subject W can be determined while viewing the fluoroscopic image of the subject W and the external appearance image from two directions, and intuitively grasp the position of the tomographic image to be taken. be able to. When it is desired to change the enlargement ratio, the linear motion mechanism 5 is driven to move the vertical articulated robot 4 holding the subject W in the X-ray optical axis L direction.

CT撮影に際しては、垂直多関節ロボット4は、ハンド部4cで被検体Wを把持した状態で、回転軸Rを中心としてベース4aに対してアーム部4bを回転させ、その微小回転角度ごとに被検体WのX線投影データが取り込まれる。また、このCT撮影においては、ベース4aに対してアーム部4bが360°以上回転できれば360°回転させる。できない場合には、180°+X線ビームの開き角だけ回転させれば(ハーフスキャン)再構成することができる。   At the time of CT imaging, the vertical articulated robot 4 rotates the arm unit 4b with respect to the base 4a around the rotation axis R while holding the subject W with the hand unit 4c, and rotates the arm at every minute rotation angle. X-ray projection data of the specimen W is captured. In this CT imaging, if the arm 4b can be rotated 360 ° or more with respect to the base 4a, it is rotated 360 °. If this is not possible, the image can be reconstructed by rotating it by 180 ° + the opening angle of the X-ray beam (half scan).

CT撮影のティーチングモードにおいては、上記したマニュアルCT撮影モードによりあらかじめ撮影場所を順に登録する。この登録により、自動CT撮影モードでは、登録された順番に被写体Wを垂直多関節ロボット4が被検体Wを自動的に移動させ、順次CT撮影を行う。   In the CT imaging teaching mode, the imaging locations are registered in advance in the manual CT imaging mode described above. By this registration, in the automatic CT imaging mode, the vertical articulated robot 4 automatically moves the subject W in the order of registration, and the CT imaging is sequentially performed.

以上の本発明の実施の形態において、X線発生装置2が例えばHS225であり、最高管電圧225kV,320Wで、焦点は0.5mmであって、X線検出器3が9インチイメージ管のマルチタイプであり、視野切り換えが可能とし、X線発生装置2の焦点とX線検出器3の水平方向距離を1000mmとして、被検体Wをその中央、つまりX線焦点から500mmの位置で回転軸Rを中心として回転させたとすると、撮影倍率は2倍となり、視野の幅が140mmとすると、CT撮影可能領域は図2においてAで示される領域であって、その直径が70mm、高さ70mmの円筒領域となる。500画素で再構成すると1画素が約0.14mmとなる。よって、0.5mm程度の欠陥を十分に検出することができる。   In the embodiment of the present invention described above, the X-ray generator 2 is, for example, HS225, the maximum tube voltage is 225 kV, 320 W, the focal point is 0.5 mm, and the X-ray detector 3 is a 9-inch image tube multi-channel. This is a type, the field of view can be switched, the horizontal distance between the focal point of the X-ray generator 2 and the X-ray detector 3 is 1000 mm, and the subject W is centered, that is, the rotational axis R at a position 500 mm from the X-ray focal point. , The imaging magnification is double, and the field of view is 140 mm, the CT imaging possible area is the area indicated by A in FIG. 2, and its diameter is 70 mm and the height is 70 mm. It becomes an area. When reconstructed with 500 pixels, one pixel is about 0.14 mm. Therefore, a defect of about 0.5 mm can be sufficiently detected.

そして、以上の本発明の実施の形態によると、CT撮影時に被検体Wを回転させる回転軸Rは、垂直多関節ロボット4のベース4aに対してアーム部4bを回転させる駆動軸を利用しており、被検体Wを把持するハンド部4cをその回転軸Rに対して自由に変位および傾けることができるため、被検体Wの任意の位置の任意の方向に沿った断層像を得ることができると同時に、回転ステージの上にxyステージを搭載して位置決めする場合に比して、マニュアル操作においてもその作業が容易であるし、自動CT撮影においてはティーチングにより各関節が同時に移動して素早く登録された位置・姿勢に位置決めされるため、スループットが大幅に改善される。   According to the embodiment of the present invention described above, the rotation axis R that rotates the subject W during CT imaging uses the drive axis that rotates the arm portion 4b relative to the base 4a of the vertical articulated robot 4. In addition, since the hand portion 4c that holds the subject W can be freely displaced and tilted with respect to the rotation axis R, a tomographic image along an arbitrary direction at an arbitrary position of the subject W can be obtained. At the same time, compared with the case where the xy stage is mounted on the rotary stage and positioned, the operation is easy even in manual operation, and in automatic CT imaging, each joint moves simultaneously by teaching and quickly registers. The throughput is greatly improved since the position / posture is determined.

なお、以上の実施の形態においては、CT撮影時に被検体Wを回転させる回転軸Rとして、垂直多関節ロボットのベースに対するアーム部の回転駆動軸を利用したが、本発明はこれに限定されることなく、別途回転機構を設け、その上に垂直多関節ロボットを配置してもよい。   In the above embodiment, the rotation drive axis of the arm unit with respect to the base of the vertical articulated robot is used as the rotation axis R for rotating the subject W during CT imaging, but the present invention is limited to this. Alternatively, a separate rotation mechanism may be provided, and the vertical articulated robot may be disposed thereon.

また、以上の実施の形態においては、撮影倍率(拡大率)を変化させるために、垂直多関節ロボットをX線光軸に沿って移動する直動機構の上に搭載したが、この直動機構については設けなくてもよい。   In the above embodiment, the vertical articulated robot is mounted on the linear motion mechanism that moves along the X-ray optical axis in order to change the imaging magnification (magnification ratio). Is not necessary.

本発明の実施の形態の構成図で、防護箱1の天井板を透視して表す機械的構成の模式的平面図と、システム構成を表すブロック図とを併記して示す図である。FIG. 2 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention, and is a diagram illustrating a schematic plan view of a mechanical configuration that is seen through the ceiling plate of the protection box 1 and a block diagram that shows a system configuration. 本発明の実施の形態の防護箱1内の主要な機械的構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the main mechanical structures in the protection box 1 of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態の表示器11の表示画面の構成例の説明図である。It is explanatory drawing of the structural example of the display screen of the indicator 11 of embodiment of this invention. 従来のロボットを用いたX線CT装置の構成の説明図である。It is explanatory drawing of a structure of the X-ray CT apparatus using the conventional robot.

符号の説明Explanation of symbols

1 防護箱
1a 扉
2 X線発生装置
3 X線検出器
4 垂直多関節ロボット
4a ベース
4b アーム部
4c ハンド部
5 直動機構
6 ワーク台
7,8 CCDカメラ
10 パーソナルコンピュータ
11 表示器
12 X線コントローラ
13 ロボットコントローラ
14 ドライバ
15 操作部
W 被検体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Protective box 1a Door 2 X-ray generator 3 X-ray detector 4 Vertical articulated robot 4a Base 4b Arm part 4c Hand part 5 Linear motion mechanism 6 Work stand 7, 8 CCD camera 10 Personal computer 11 Display 12 X-ray controller 13 Robot controller 14 Driver 15 Operation unit W Subject

Claims (3)

互いに対向配置されたX線発生装置とX線検出器の間に、当該X線発生装置の焦点とX線検出器の中心を結ぶ線に対して直交する回転軸を中心として被検体に回転を与える被検体ステージが設けられ、その回転軸を中心とする微小回転角度ごとに取り込んだ被検体のX線投影データを用いて、回転軸に直交する平面に沿った被検体の断層像を再構成するX線CT装置において、
上記被検体ステージが、上記回転軸を中心として回転が与えられる回転機構と、その回転機構に支持され、被検体を把持してその位置および姿勢を変化させる多関節ロボットによって構成されていることを特徴とするX線CT装置。
Between the X-ray generator and the X-ray detector arranged opposite to each other, the subject is rotated about a rotation axis orthogonal to a line connecting the focal point of the X-ray generator and the center of the X-ray detector. A tomographic image of a subject along a plane perpendicular to the rotation axis is reconstructed by using X-ray projection data of the subject provided at every minute rotation angle centered on the rotation axis. X-ray CT apparatus
The subject stage is composed of a rotation mechanism that is rotated about the rotation axis, and an articulated robot that is supported by the rotation mechanism and that grips the subject and changes its position and posture. X-ray CT apparatus that is characterized.
上記回転機構として、上記多関節ロボットの複数の駆動軸のうち、ベース直近の駆動軸を用いることを特徴とする請求項1に記載のX線CT装置。   2. The X-ray CT apparatus according to claim 1, wherein a drive shaft closest to a base among a plurality of drive shafts of the articulated robot is used as the rotation mechanism. 上記X線発生装置からのX線光軸と上記回転軸が交わる位置を、互いに異なる方向から撮影する少なくとも2台の光学カメラを備え、その各光学カメラによる映像を表示する表示手段を備えていることを特徴とする請求項1または2に記載のX線CT装置。   The apparatus includes at least two optical cameras that photograph the positions where the X-ray optical axis from the X-ray generation device and the rotation axis intersect from different directions, and display means for displaying images from the respective optical cameras. The X-ray CT apparatus according to claim 1 or 2, wherein
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